西南喀斯特山區耕地質量現狀與驅動因素分析
——以貴州省為例

王曉瑞，林 晨，劉向南，周 華，龔和強，陳 祎

(1.江蘇省土地開發整理中心，江蘇 南京 210017；2.中國科學院 流域地理學重點實驗室/中國科學院 南京地理與湖泊研究所，江蘇 南京 210008；3.貴州省土地勘測規劃院，貴州 貴陽 550004；4.貴州省土地礦產資源儲備局，貴州 貴陽 550004)

耕地是最寶貴的農業資源，耕地質量的優劣直接關系到糧食安全和農業的可持續發展[1-3]。影響耕地質量的因素涉及自然環境、社會經濟等諸方面，各因子的綜合作用是耕地質量形成的關鍵，具有較強的地域差異特征[4-5]。對處于典型喀斯特地區的貴州省而言，多山地和丘陵且中、低等耕地廣泛分布，耕地質量總體較低[6]，因此，亟需開展有關全省耕地質量驅動因素的作用過程和機理研究，為更有針對性的耕地質量保護與提升提供科學的依據和參考。

近年來，越來越多的學者開展了關于耕地質量的研究，主要集中在耕地質量評價[7-13]、耕地質量監測體系構建[14-15]以及耕地質量等級更新[16-19]等方面，有關耕地質量驅動因素的研究則相對較少。王業融[19]通過定性描述分析了地形地貌、氣候、植被、土壤、水文、自然災害等自然要素和土地利用方式、土地綜合整治工程等人為要素對耕地質量的驅動作用。袁天鳳[20]則著重從人均GDP、農村人均純收入、耕地面積產值等經濟指標數據的角度，分析了耕地質量和經濟發展的耦合關系。周青青[21]先從政策措施、社會經濟發展水平、土地利用工程措施角度，對耕地質量驅動因素做了簡單的定性分析，后選取土地綜合整治強度、鄉村從業人員、城市化率、糧食總產量和區位條件等要素，對河北省遷西縣耕地質量進行了定量分析。陶崇鑫等[22]選取土地利用系數、坡度、土壤質地、土壤pH值、有機質含量、鹽漬化程度、距障礙層深度、灌溉保證率等指標對新疆阿勒泰市耕地質量的驅動要素和過程進行了詳細闡述。由此可以看出，在目前耕地質量驅動因素研究中，地形地貌、氣候、水文等基礎自然環境要素以及土壤自身肥力狀況一直是各研究的熱點。然而，由于自然環境的長期穩定性和一定范圍內的一致性特征，加之社會經濟的快速發展，越來越多的學者將政策、人口、經濟發展水平、土地利用水平、灌排設施等社會經濟條件納入到耕地質量驅動因素的研究中。有關貴州省耕地質量的研究則集中在耕地資源的可持續利用、耕地質量評價以及耕地質量保護與提升對策等方面。袁曉東[23]、黃英[24]、王紅[25]等對貴州省典型喀斯特區域的普安縣石谷河小流域、安順市和六盤水市的耕地資源可持續利用性進行了探討分析。韓敏等[26]對貴州省88個縣(市、區)的農用地分等定級成果進行了評定。黃廳廳等[27]則基于GIS技術開展了1989～2010年貴州省耕地質量的綜合評價和時空演變研究。

綜上所述，目前有關耕地質量驅動因素的研究區域上主要集中在單獨的市(縣)小尺度范圍，方法從早期的定性描述逐漸過渡到相關-回歸[20-22]、主成分分析[19]、GIS[7,10-11,27-30]等定量化研究手段，內容上也開始從單一的自然環境要素過渡到自然、經濟社會、生態等多要素的綜合研究。而在貴州省中、低等耕地廣泛分布，耕地質量總體偏低，耕地數量極為有限的前提下，有關全省耕地質量的研究還相對薄弱，耕地質量驅動因素研究則鮮有涉及。因此，本文在詳細分析貴州省全省耕地質量現狀的基礎上，結合2015年貴州省耕地質量數據，對影響耕地質量的自然環境、社會經濟條件等因素開展了全面深入的定量化分析，以期獲得影響貴州省耕地質量的主要驅動因素和影響過程，進而為科學合理的耕地質量綜合評價研究以及全省耕地質量保護與提升工作提供科學的依據和參考。

1 研究區概況與耕地質量現狀

1.1 研究區概況

貴州省是位于我國西南部云貴高原地區的典型山區省份[27](103°36′～109°35′ E，24°37′～29°13′ N)，境內地勢西高東低，平均海拔1100 m，全省山地、丘陵面積占土地總面積的92.5%，耕地面積不足7.5%，素有“八山一水一分田”之說，全省國土總面積1760.99萬hm2。全省9個市(州)1995年、2000年、2010年和2015年的耕地面積分別為485.34萬、445.79萬、456.63萬、454.10萬hm2，其中2015年坡度<6°、6°～15°、15°～25°、>25°的耕地面積占比分別為16.38%、35.99%、29.66%、17.97%，坡度6°～25°和25°以上的耕地占比為83.62%。

1.2 耕地質量的現狀

1.2.1 平均耕地質量在全國范圍內偏低 據《貴州省耕地質量等級調查與評定》和《全國耕地質量等別更新評價》的成果，2015年全省耕地平均質量等別為11.29等(共分為15等，值越大代表耕地質量越差)，在全國范圍內偏低且低于全國平均耕地質量等級(9.96)，位列全國31個省(市、區)的第23位。

1.2.2 優等地與高等地分布極少，中低等耕地廣泛分布 全省耕地質量在7～15等之間，最高耕地質量等級為7等，沒有1～4等優等耕地分布；5～8等高等地中只有7等地和8等地，面積共7.84萬hm2，僅占全省耕地面積的1.72%，其余98.28%的耕地均為9～15等的中低等耕地，總面積446.99萬hm2。

1.2.3 與周邊省份相比，貴州省耕地質量堪憂 與同處云貴高原地區的廣西、云南相比，廣西平均耕地質量等別8.49，位列第13位，云南省的平均耕地質量為10.5，排在全國第18位，貴州省平均耕地質量11.29，遠低于廣西與云南(圖1)。

圖1 貴州省耕地質量現狀對比圖

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文所采用的耕地質量數據來源于《貴州省國土資源公報(2015)》和2015年全國耕地質量等別更新評價成果。

驅動因素指標綜合考慮了自然環境條件和社會經濟狀況2個方面的9項指標。其中自然環境條件包括高程、坡度、降雨量；社會經濟狀況包括土地墾殖系數、耕地復種指數、土地整治規模、GDP、鄉村農業人口數量和土地開發利用強度。各指標的計算公式和數據來源如表1所示。

表1 各指標的計算方法和數據來源

2.2 研究方法

本研究采用單因子相關-回歸分析和閾值分區研究相結合的方法，對可能影響貴州省耕地質量變化的指標要素作用過程和機理進行定量化分析。同時，對于整體分析影響不顯著的指標要素，重點開展不同耕地質量等級范圍以及指標要素不同閾值區間的驅動過程研究，以全面細致地反映各指標要素對貴州省耕地質量的影響程度和作用方式，明確主導驅動因素和影響閾值，從而彌補整體分析的表面性、片面性的不足，深入挖掘影響貴州省耕地質量變化的驅動力和作用過程。

3 研究結果與分析

3.1 相關系數檢驗與回歸方程特征

如表2所示，從各指標線性回歸方程的相關系數來看，高程、耕地復種指數和土地墾殖系數與耕地質量等別的相關性顯著，相關系數分別為0.880、0.697和0.549；其余因子的相關性較低。從回歸方程的顯著性特征來看，高程、耕地復種指數整體回歸模型顯著；其他因子回歸模型不顯著。簡單線性回歸分析結果表明，指標要素與耕地質量存在復雜的曲線相關特征。

表2 各因子對耕地質量等別影響相關性分析結果

3.2 各指標要素對耕地質量的驅動作用

3.2.1 自然條件對耕地質量的影響過程

3.2.1.1 高程 根據圖2，高程與耕地質量等別相關系數R2為0.880，呈高度線性正相關關系，表明高程越高，耕地質量等別則越高，耕地質量越差。這主要是因為高程是地形地貌的基礎要素，直接決定土地資源的開發利用方式；耕地的產出效率以及田間基礎設施建設的程度，同時控制著土壤、植被以及水系的分布格局。一般來說，高程越高，地質條件越復雜，耕地可利用性越差，土壤肥力和水資源等自然條件也相對較差，同時農田水利、道路等基礎設施建設難度大，相對缺乏，導致耕地質量較差。

圖2 高程與耕地質量等別回歸分析

3.2.1.2 坡度 如圖3所示，當只考慮全省11等以上質量較差的耕地時，兩者呈指數顯著正相關，相關系數R2為0.661，相關性明顯增強。這表明在貴州省耕地質量較差的地區，坡度嚴重制約耕地質量。這是由于當耕地質量較差時，坡度的增加使得耕作難度加大，農田水利、道路等基礎設施建設薄弱。另外，大量坡耕地的存在，也使得水土流失加劇，荒漠化、石漠化現象頻發，導致耕地質量下降；而在耕地質量較好的地區，坡度影響甚微，從而降低了耕地整體的相關性。

3.2.1.3 降雨量 如圖4所示，將降雨量以閾值1100 mm分組進行單獨分析時，降雨量與耕地質量等別相關性顯著增強，呈復雜曲線相關特征，相關系數R2為0.836或0.715。當降雨量<1000 mm或>1200 mm時，與耕地質量呈正相關，降雨量增加有助于耕地質量的提升；當降雨量在1000～1100 mm時，兩者呈負相關，降雨量增加導致耕地質量降低。這是由于在貴州省典型喀斯特地貌區，降雨量較小時，土壤濕度和含水量增加；當降雨量較大時，極大地改善了農田的水利灌溉條件，均有利于耕地質量的提高；而當降雨量在1000～1200 mm之間時，除補充土壤水分、改善農田水資源條件外，常常發生大面積水土流失，使得土壤養分流失，耕作層變薄，導致耕地質量下降。

圖3 坡度與耕地質量等別回歸分析

圖4 降雨量與耕地質量等別回歸分析

3.2.2 社會經濟條件對耕地質量的影響過程

3.2.2.1 土地墾殖系數 土地墾殖系數是一定區域內耕地面積占土地總面積的比重，反映了土地資源的利用程度和結構。由圖5可知，貴州省各市(州)土地墾殖系數與耕地質量等別呈顯著曲線正相關，即土地墾殖系數越高，耕地質量等別越高，耕地質量則越差。一般而言，較高的土地墾殖率意味著較好的自然條件和社會經濟技術水平，因此耕地質量也較高。但在貴州省則相反，土地墾殖率越高，耕地質量越差，這主要是因為貴州省耕地質量總體較差，“優高”等地極少，“中低”等耕地則廣泛分布，占耕地總面積的98.24%，從而使得土地墾殖率越高的地區，“中低”等耕地面積就越大，大大降低了耕地質量。

圖5 土地墾殖系數與耕地質量等別回歸分析

3.2.2.2 耕地復種指數 耕地復種指數是指一定時期內在同一地塊耕地面積上種植農作物的平均次數，反映了耕地利用的程度。由圖6可知，貴州省各市(州)耕地復種指數與耕地質量等別呈近似線性的顯著指數負相關關系，即耕地復種指數越高，耕地質量等別越低，耕地質量則越好。耕地復種指數越高，表明該地區水熱條件充足、土壤肥力較高并且地區經濟較發達，農業科技水平較高，具有較好的自然環境條件和社會經濟條件，因此耕地質量越高。

3.2.2.3 土地整治規模 由圖7可知，貴州省各市(州)土地整治規模與耕地質量等別呈顯著對數負相關關系，相關系數R2為0.540，說明隨著土地整治規模的增長，耕地質量等別呈下降趨勢，耕地質量提升。其中，六盤水市、畢節市、黔西南州、黔南州由于較高的中低等地占比，加上轄區面積范圍寬廣，中低等地基數大，自身耕地質量較差，使得轄區內的土地整治效果并不理想，耕地質量平均等別向上偏離，耕地質量依然較差。

3.2.2.4 GDP 由圖8-a可知，只考慮11等以上較差的耕地時，GDP與耕地質量等別的相關性明顯增強，相關系數R2為0.919，表現為高度曲線相關。表明在耕地質量較差的地區，隨著GDP的增加，耕地質量不斷降低，但超過1500億元后，耕地質量則開始提升。這主要是因為在耕地質量較差的地區，經濟發展相對落后，初期GDP的增長大多是以大量占用優質耕地和生態環境破壞為代價的，經濟發展模式單一粗放，大大降低了耕地質量；但當經濟發展到一定程度時，開始注重耕地資源保護與生態環境問題的修復，經濟發展模式不斷向節約、集約方向轉變，使得耕地質量得到改善和提升。

圖6 耕地復種指數與耕地質量等別回歸分析

由圖8-b可知，當去除GDP最高的貴陽市和遵義市時，GDP與耕地質量等別呈顯著線性正相關關系，相關系數R2為0.786，進一步說明在GDP增長的初期達到一定規模之前，GDP增長越快，耕地質量越差，初期GDP增長嚴重制約了耕地質量的提高。

圖7 土地整治規模與耕地質量等別回歸分析

3.2.2.5 鄉村農業人口數量 在只考慮11等以上較差耕地時，由圖9-a發現，鄉村農業人口數量與耕地質量等別的相關性明顯增強，呈顯著正相關，表明在耕地質量較差的地區，鄉村人口數量的增加使得耕地質量不斷降低。主要是由于在貴州省耕地質量較差的地區，鄉村農業人口不斷增長的同時，必然使得農村居民點用地快速增加，無序、低效的農村居民點用地的開發大量占用了優質耕地，破壞耕地資源，導致耕地質量不斷下降。

圖8 GDP與耕地質量等別回歸分析

由圖9-b發現，只考慮各市(州)人口數量大于100萬的地區時，鄉村農業人口數量與耕地質量等別相關性大大增強，相關系數R2達到0.915，呈高度曲線相關。表明在貴州省當鄉村農業人口數量<100萬時，其對耕地質量的影響不明顯；>100萬時，影響特別顯著；鄉村農業人口數量在100萬～150萬之間時，與耕地質量呈正相關，人口數量的增加有助于耕地質量提升；人口數量>150萬時，與耕地質量表現為負相關，人口的增加導致耕地質量大幅降低。這主要是因為鄉村農業人口是耕地開發利用、農作物種植的重要群體，當人口數量為100萬～150萬時，耕地資源開發保護、農田耕作種植等有了基本保障，有助于耕地質量提升；但當人口數量持續增加并超過150萬時，同樣帶來了農村居民點用地的大量無序、低效的開發，優質耕地資源被占用破壞，大大降低了耕地質量。

3.2.2.6 土地開發利用強度 如圖10所示，當去除土地開發強度最高的貴陽市時，土地開發強度與耕地質量等別呈明顯的正相關關系，進一步說明土地開發強度的增加使得耕地質量不斷降低。主要是由于在城市化、工業化發展的初期，常常伴隨大量優質耕地的占用與破壞，并帶來一系列的生態環境問題，從而導致耕地質量降低。

3.3 討論

本研究采用單因素相關-回歸分析與閾值分區相結合的方法，全面細致地描述了各影響要素對耕地質量的驅動作用和過程，明確了引起耕地質量變化的指標閾值范圍，具有一定的科學性和實用性，可以為耕地質量綜合評價工作以及貴州全省耕地質量的提升提供基礎數據支持。

本研究從自然環境條件、社會經濟狀況2個角度共選取9個指標，對貴州省耕地質量的驅動過程進行研究，考慮自然環境的長期一致性、穩定性以及人類活動的劇烈程度，側重社會經濟要素對耕地質量的影響分析，重點突出了在城市化、工業化的快速進程中，大量人類活動對耕地質量的影響過程。

耕地質量是自然條件、社會經濟狀況以及耕地立地條件等諸多要素綜合影響的結果，存在復雜的耦合機制，單要素分析在簡化研究方法的同時，有助于全面揭示各要素的獨立影響特征，但難以表達各要素與耕地質量間的復雜作用關系；后期應在增加樣本數量、補充指標要素的基礎上，同時開展各影響要素與耕地質量間的多元綜合回歸分析研究。

圖10 土地開發強度與耕地質量等別回歸分析

4 結論與建議

4.1 結論

高程、土地墾殖系數嚴重制約耕地質量，耕地復種指數、土地整治規模則有益于耕地質量的提高。在貴州省各地區，隨著高程以及土地墾殖系數的增加，耕地質量明顯下降；耕地復種指數的增加和土地整治規模的擴大，則使得耕地質量不斷提升。

在耕地質量較差(耕地質量等別>11)的地區，GDP、坡度和鄉村農業人口數量對耕地質量的影響明顯增強，特別是GDP，相關系數R2達0.919。表明在耕地質量本底水平較差的地區，農田生態系統相對單一、脆弱，使得城鎮化、工業化發展以及地形坡度的變化對耕地質量的影響更加敏感、快速，而在耕地質量較好的地區，農田生態系統相對穩定、完善，不易受外部影響因素的干擾。

當降雨量<1000 mm或>1200 mm，鄉村農業人口數量在100萬～150萬之間時，分別與耕地質量呈正相關；當降雨量在1000～1100 mm，GDP<1500億元，鄉村農業人口數量>150萬，土地開發強度<7%時，分別與耕地質量呈負相關特征。

4.2 建議

結合貴州省各市(州)耕地質量驅動因素分析結果，在全省耕地質量保護與提升工作中應注意以下幾點：

(1)減少中低等新增耕地開墾，加強退耕還林、還草工程建設。在貴州省高原、山地區域，嚴格控制新增耕地面積，加快推進坡耕地治理，不斷提高現有耕地的利用程度，進一步挖掘耕地的利用潛力，達到降低土地墾殖率，提高耕地復種指數，進而提升耕地質量的目的。

(2)合理控制人口經濟規模，積極探索節約集約用地新模式。在全省各農村人口聚居地，應加強人口規模調控，使其控制在100萬～150萬的合理規模，同時不斷推進農村居民點用地減量化與合理有序布局；在經濟發展落后(GDP<1500億)地區，應適當控制經濟發展規模，堅持“綠色”可持續發展，最大限度地減少由經濟發展帶來的耕地資源破壞和生態環境污染；在經濟發展較快(GDP>1500億)地區，應鼓勵工業“反哺”農業，加強對耕地質量建設的經濟、技術支持，建立集遙感、GIS于一體的全方位、實時動態的耕地質量監測網絡。

(3)全面推進土地整治工程建設，大力加強水土流失綜合防治。在全省后備耕地資源有限、耕地質量總體較差的情況下，一方面，要嚴格落實耕地占補平衡、大壩耕地保護[6]等政策；另一方面，需要不斷增加土地整治投資、擴大土地整治規模，達到增加耕地面積，提升耕地質量的目的；在降雨量為1000～1200 mm的地區，需要不斷加強農田基礎設施，退耕還林、還草等工程建設，減少大面積水土流失，減少土壤養分流失，做好水土保持工作，進而提升耕地質量。